JP2006058363A

JP2006058363A - ズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュール

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Publication number: JP2006058363A
Application number: JP2004237272A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kitamura; 和也北村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】簡単なレンズ構成により高性能でかつ小型化,薄型化が図れるズームレンズを提供する。
【解決手段】略アフォーカルの屈折力を有する第１群１と、負の屈折力を有し、変倍時および焦点合わせ時に移動する第２群２と、正の屈折力を有し、変倍時に移動する第３群３と、正の屈折力を有する第４群４とから成り、第１群１,第２群２,第３群３および第４群４を物体側から像面側に向かって順に配置する。上記第１群１を、物体側から順に配置された負の凹レンズとプリズムおよび像側に凸面を有する正の凸レンズの構成とし、第２群２を、物体側と像側に凹面を有する凹レンズと正の凸レンズの２枚構成とし、第４群４を、正の凸レンズの1枚構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールに関し、特に、電子撮像素子を有するデジタルカメラや携帯機器等に好適な小型のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールに関する。

従来の銀塩フィルム用カメラに代わり、ＣＣＤ(チャージ・カップルド・デバイス：電荷結合素子)、Ｃ−ＭＯＳ(コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ)等の電子撮像素子を用いたデジタルカメラ、或いは、そう言った素子を用いた小型のカメラモジュールを備えた携帯電話,ＰＤＡ(パーソナル・デジタル・アシスタント)等の携帯機器が急速に普及してきている。それに伴い、小型のズームレンズが求められている。

また、一方では、撮像素子の進歩により、益々高画素化が進んでおり、その性能を十分に引き出すために、高解像度のズームレンズも必要となっている。

特に、携帯電話やＰＤＡ等に用いられる小型のレンズにおいては、撮影方向が筐体の最も薄い側に配置される場合が多く、撮影方向すなわちレンズの光軸方向に寸法の小さいカメラモジュールが必須である。

そこで、特開２０００−１３１６１０号公報に開示されているように、４５度プリズムを用いた折り曲げズームレンズが提案されている。

しかしながら、上記４５度プリズムを用いた折り曲げズームレンズは、光学全長が十分短いとは言えず、厚みも大きかった。すなわち、特開２０００−１３１６１０号公報に開示されるズームレンズにおいては、本発明とほぼ同じズーム倍率でありながら、ＴＯ／ｆｗ(ＴＯ：ズームレンズの光学全長、ｆｗ：広角端の焦点距離)は、１４.０から１５.０の範囲であり、そのため、携帯電話、ＰＤＡ等の携帯機器に搭載するには不向きであった。
特開２０００−１３１６１０号公報

そこで、この発明の目的は、簡単なレンズ構成により高性能でかつ小型化,薄型化が図れるズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明のズームレンズは、正または負の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有し、変倍時および焦点合わせ時に移動する第２群と、正の屈折力を有し、変倍時に移動する第３群と、正の屈折力を有する第４群とから成り、上記第１群,第２群,第３群および第４群が物体側から像面側に向かって順に配置されたズームレンズであって、上記第１群は、物体側から順に配置された負の凹レンズとプリズムおよび像側に凸面を有する正の凸レンズの構成であり、上記第２群は、物体側と像側に凹面を有する凹レンズと正の凸レンズの２枚構成であり、上記第４群は、正の凸レンズの1枚構成であることを特徴とする。

上記構成のズームレンズによれば、上記第１群,第２群,第３群および第４群が物体側から像面側に向かって順に配置されたズームレンズにおいて、上記第１群を、物体側から順に配置された負の凹レンズとプリズムおよび像側に凸面を有する正の凸レンズの構成とし、上記第２群を、物体側と像側に凹面を有する凹レンズと正の凸レンズの２枚構成とし、上記第４群を、正の凸レンズの1枚構成とする。このようなレンズ構成において、第１群〜第４群の屈折力および収差を適切に設定することにより広角端,中間焦点距離および望遠端で良好な光学特性(球面収差,非点収差および歪曲収差などの特性)が得られるので、例えば３倍程度の高いズーム比でＦナンバーが約２.８を満たす高性能なズームレンズが簡単な構成ででき、小型化,薄型化が実現できる。

また、一実施形態のズームレンズは、上記第２群の移動領域と上記第３群の移動領域が互いに一部が重なり合うことを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、上記第２群の移動領域と第３群の移動領域が互いに一部が重なり合うように、変倍時や焦点合わせ時に移動する第２群と第３群を隣り合わせに連続して配置し、第１群〜第４群の屈折力および収差を適切に設定することによって、第２群と第３群の移動距離を大きくとりながら、このズームレンズの光学全長を短くできる。

また、一実施形態のズームレンズは、上記第１群が略アフォーカルであることを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、第２群２から第４群４までの焦点距離を大きくでき、収差補正が容易になり、第２群２から第４群４までのレンズ構成をより簡略化できる。

また、一実施形態のズームレンズは、上記第１群の焦点距離ｆ１の絶対値｜ｆ１｜が、
８.０＜｜ｆ１｜／ｆｗ
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、上記第１群の焦点距離の絶対値｜ｆ１｜が、上記条件を満足することによって、第２群２から第４群４までの焦点距離を大きくでき、収差補正がより容易になり、特性の良好なレンズ系が得られる。

また、一実施形態のズームレンズは、上記第１群の物体側第１レンズ面から撮像面までの距離ＴＯが、
６.０＜ＴＯ／ｆｗ＜９.０
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、上記第１群の物体側第１レンズ面から撮像面までの距離ＴＯが、上記条件を満足することによって、このズームレンズの光学全長を十分小さくでき、像面湾曲および歪曲の補正が容易にできる。

また、一実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端までの変倍に伴う上記第３群の移動距離Ｌｚが、
１.５＜Ｌｚ／ｆｗ＜２.５
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、広角端から望遠端までの変倍に伴う上記第３群の移動距離Ｌｚが、上記条件を満足することによって、変倍に伴う第２群の移動量が大きくなりすぎずに、このズームレンズの光学全長を十分小さくでき、ペッツバール和が正の方向に大きくならず、像面湾曲の補正が容易にできる。

また、一実施形態のズームレンズは、上記第１群,第２群および第３群は、ガラス材料を用いており、上記第４群は、プラスチック材料を用いた非球面レンズの１枚構成であることを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、上記第４群をプラスチック材料を用いた非球面レンズの１枚構成とすることによって、低コスト化と軽量化ができる。上記第４群は、撮像面に最も近い位置に配置され、収差の影響が小さくほとんどないので、プラスチック材料を用いることが可能である。

また、一実施形態のズームレンズは、物体側第１レンズである上記第１群の負の凹レンズの有効半径Ｄ１が、
Ｄ１／Ｄｉ＜１.２
Ｄｉ：電子撮像素子の撮像面の対角長さ
の条件を満たすことを特徴とする。

上記実施形態のズームレンズによれば、上記第１群の物体側第１レンズの有効半径Ｄ１が、上記条件を満足することによって、電子撮像素子の撮像面の大きさに対して、ズームレンズの物体側第１レンズの有効半径を小さくできるので、このズームレンズの撮像方向の厚さを小さくできる。

また、この発明のカメラモジュールは、上記のいずれか１つに記載のズームレンズと電子撮像素子を具備したことを特徴とする。

上記構成のカメラモジュールによれば、高性能でかつ小型,薄型のズームレンズを用いることによって、小型,薄型で携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な性能のよいカメラモジュールを実現できる。

以上より明らかなように、この発明のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールによれば、３倍程度の高いズーム比でＦナンバーが約２.８を満たすような高性能化が簡単な構成ででき、携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールを実現することができる。

以下、この発明のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールを図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１乃至図４は本発明の第１実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールの構成図であり、図１は広角端位置、図２は中間焦点距離位置、図３は望遠端位置のそれぞれの状態を示している。なお、図１乃至図４では、レンズ群の支持部材やレンズ移動手段などは省略している。

図１に示すように、この第１実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールは、正または負の屈折力を有する第１群１と、負の屈折力を有する第２群２と、正の屈折力を有する第３群３と、正の屈折力を有する第４群４と、撮像素子のカバーガラス５と、撮像面６aを有する電子撮像素子６から構成されている。上記物体側から順に第１群１,第２群２,第３群３および第４群４が配置されている。上記第１群１と第４群４は、電子撮像素子６の撮像面６aに対して固定されており、第２群２は、変倍時および焦点合わせ時に光軸方向に移動し、第３群３は、変倍時に光軸方向に移動する。

上記第１群１は、物体側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカスレンズである第１エレメント７と、９０度反射のプリズムである第２エレメント８と、像側に凸面を向けた正の平凸レンズである第３エレメント９が物体側から順に配置された構成である。上記第２群は、物体側と像側に凹面を有する凹レンズである第４エレメント１０と、物体側に凸面を向けた正の屈折力の非球面のメニスカスレンズである第５エレメント１１が物体側から順に配置された構成である。また、上記第３群は、非球面の両凸レンズである第６エレメント１２と、負の屈折力のメニスカスレンズと正の屈折力のメニスカスレンズを張り合わせた接合レンズである第７エレメント１３が物体側から順に配置された構成であり、第４群は、正の屈折力の非球面レンズである第８エレメント１４により構成されている。

上記ズームレンズにおける非球面は、第５エレメント１１の物体側の面である第９面、第６エレメント１２の物体側の面である第１１面、第６エレメント１２の撮像面６a側の面である第１２面、第８エレメント１４の撮像面６a側の面である第１７面の４面である。

ここで、第１群１の焦点距離ｆ１と広角端の焦点距離ｆｗが、次の式(１)の条件を満たすことにより、第１群１が略アフォーカル(afocal：一組の物点と像点が無限遠にある光学系)に近い正または負の屈折力を有する。
８.０＜｜ｆ１｜／ｆｗ ……… (１)
但し、｜ｆ１｜は第１群１の焦点距離ｆ１の絶対値である。

これにより、第２群２から第４群４までの焦点距離を大きくでき、収差補正が容易になり、特性の良好なレンズ系が得られる。

また、第３群３の広角端から望遠端までの変倍に伴う移動量Ｌｚと広角端の焦点距離ｆｗが、次の式(２)の条件を満たしている。
１.５＜Ｌｚ／ｆｗ＜２.５ ……… (２)

上記式(２)の条件において、Ｌｚ／ｆｗが２.５より大きければ、変倍に伴う第２群２の移動量が大きくなりすぎてズームレンズの光学全長を十分小さくできず、１.５より小さければ、第３群３の屈折力が大きくなることによりペッツバール和が正の方向に大きくなり、像面湾曲の補正が困難になる。

次に、物体側第１レンズ面(第１エレメント７のメニスカスレンズの凸面)から電子撮像素子６の撮像面６aまでの距離ＴＯと広角端の焦点距離ｆｗが、次の式(３)の条件を満たしている。
６.０＜ＴＯ／ｆｗ＜９.０ ……… (３)

上記式(３)の条件において、ＴＯ／ｆｗが９.０より大きければ、ズームレンズの光学全長を十分小さくできず、６.０より小さければ、像面湾曲および歪曲の補正が困難になる。

また、第２群２に少なくとも１面、第３群３に少なくとも１面、第４群４に少なくとも１面の非球面を含んでいる。上記第２群２に少なくとも１面の非球面を含むことにより特に広角での周辺収差をから望遠までの球面収差を改善でき、第３群３に少なくとも１面の非球面を含むことにより広角から望遠までの球面収差を改善でき、第４群４に少なくとも１面の非球面を含むことにより画面周辺部の歪曲を含む収差を補正できる。

また、上記第１群１,第２群２,第３群３は、ガラス材料からなり、第４群４は、プラスチック材料からなるレンズ1枚の構成となっている。これによりコストダウンが図れると共に、重量の軽減にもなる。

また、物体側第１レンズ面(第１エレメント７のメニスカスレンズの凸面)の有効半径Ｄ１と電子撮像素子６の撮像面６aの対角長さＤｉが、次の式(４)の条件を満たしている。
Ｄ１／Ｄｉ＜１.２ ……… (４)

これにより、電子撮像素子６の撮像面６aの大きさに対して、ズームレンズの物体側第１レンズの有効半径を小さくできるので、ズームレンズの撮像方向の厚さを小さくでき、ひいては、カメラモジュールの厚さを抑えることができるため、携帯機器への搭載が容易になる。

図１の広角端位置から図２の中間焦点距離位置となるとき、第２群２が物体側から像側に向かって移動する一方、第３群３が像側から物体側に向かって移動する。

そして、図２の中間焦点距離位置から図３の望遠端位置となるとき、第２群２が像側から物体側に向かって移動する一方、第３群３が像側から物体側に向かって移動する。

このような広角端位置から望遠端位置までの各レンズ群の移動範囲を図４の模式図に示しており、図４(a)は広角端位置、図４(b)は中間焦点距離位置、図４(b)は望遠端位置を示している。図４に示すように、第２群２の移動領域と第３群３の移動領域が重なる領域Ｓが存在する。これは、変倍時や焦点合わせ時に移動する第２群２と第３群３を隣り合わせに連続して配置し、第１群１〜第４群４の屈折力および収差を適切に設定することにより可能となる。これにより、第２群２と第３群３の移動距離を大きくとりながら、ズームレンズの光学全長を短くすることができる。

次に、上記ズームレンズのレンズ群の具体的な数値例を表１乃至表３に示している。なお、表３中の浮動小数点形式の表現では、指数底１０は記号Ｅで表わしかつ掛け算記号＊は省略しており、例えば、−０．１２３４５＊１０(−１５乗)は、−０．１２３４５Ｅ−１５で表わされている。

上記表１において、第１面〜第１９面の夫々における曲率半径、面間隔(中心部のレンズ肉厚または空気間隔)、屈折率(ｄ線に対する屈折率)、アッベ数(ｄ線に対するアッベ数)を示している。

また、上記表２は、無限遠物点に対する可変面間隔の値を示しており、ｆ、Ｆ／Ｎｏ、２ωは、各々焦点距離、Ｆナンバー、入射画角であり、「６」、「１０」、「１５」は、第６面、第１０面、第１５面である。

上記表３は、非球面である第９面,第１１面,第１２面および第１７面における非球面係数を示しており、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは次式により定義されるものである。
Ｚ＝ (１／ｒ)ｙ²／｛１＋(１−(１＋ｋ)(１／ｒ)²ｙ²)^1/2｝
＋ａｙ⁴＋ｂｙ⁶＋ｃｙ⁸＋ｄｙ¹⁰
ここで、Ｚは光軸からの高さｙにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離、ｙは光軸からの高さ、ｒは非球面頂点の曲率半径、ｋは円錐定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄは非球面係数である。

この第１実施形態においては、
｜ｆ１｜／ｆｗ＝１０.１
Ｌｚ／ｆｗ＝１.８
ＴＯ／ｆｗ＝８.５
であった。

図５乃至図７は上記第１実施形態のズームレンズの収差図であり、図５は広角端の収差、図６は中間焦点距離の収差、図７は望遠端の収差を示している。図５(a),図６(a),図７(a)に示す球面収差図において、実線はｅ線(波長５４６.１ｎｍ)、一点鎖線はＣ線(波長６５６.３ｎｍ)、点線はｇ線(波長４３５.８ｎｍ)を示している。また、図５(b),図６(b),図７(b)に示す非点収差図においては、実線がサジタル像面、点線がタンジェンシャル像面を示している。また、非点収差図および歪曲収差図の縦軸は、最大像高に対する割合を示している。

上記図５乃至図７に示すように、球面収差,非点収差および歪曲収差の各特性について、広角端,中間焦点距離および望遠端で良好な光学特性が得られた。したがって、簡単な構成により３倍程度の高いズーム比でＦナンバーが約２.８を満たすような高性能化ができ、携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールを実現することができる。

上記第１実施形態のズームレンズの電子撮像素子６は、ＱＸＧＡ(２０４８×１５３６)１／３.２インチのＣＣＤを用いた。この場合、電子撮像素子６の撮像面６aの対角長さは、５.６３ｍｍであり、物体側第１レンズ(第１群１の第１エレメント７)の有効半径が５.１９ｍｍであった。

(第２実施形態)
図８は本発明の第２実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールの構成図であり、広角端の構成を示している。この第２実施形態のズームレンズの中間焦点距離、望遠端時の群移動は、第１実施形態と同様である。なお、図１乃至図４では、レンズ群の支持部材や移動手段などは省略している。

図８に示すように、この第２実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールは、正または負の屈折力を有する第１群２１と、負の屈折力を有する第２群２２と、正の屈折力を有する第３群２３と、正の屈折力を有する第４群２４と、撮像素子のカバーガラス２５と、撮像面２６aを有する電子撮像素子２６から構成されている。上記物体側から順に第１群２１,第２群２２,第３群２３および第４群２４が配置されている。上記第１群２１と第４群２４は、電子撮像素子６の撮像面６aに対して固定されており、第２群２２は、変倍時および焦点合わせ時に光軸方向に移動し、第３群２３は、変倍時に光軸方向に移動する。

上記第１群２１は、物体側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカスレンズである第１エレメント２７と、９０度反射のプリズムである第２エレメント２８と、像側に凸面を向けた正の平凸レンズである第３エレメント２９が物体側から順に配置された構成である。上記第２群２２は、両凹レンズである第４エレメント３０と、物体側に凸面を向けた正の屈折力の非球面のメニスカスレンズである第５エレメント３１が物体側から順に配置された構成である。また、上記第３群２３は、非球面の両凸レンズである第６エレメント３２と、負の屈折力のメニスカスレンズと正の屈折力のメニスカスレンズを張り合わせた接合レンズである第７エレメント３３が物体側から順に配置された構成であり、第４群は、正の屈折力の非球面レンズである第８エレメント３４により構成されている。

上記ズームレンズにおける非球面は、第５エレメント３１の物体側の面である第９面、第６エレメント３２の物体側の面である第１１面、第６エレメント３２の撮像面２６a側の面である第１２面、第８エレメント３４の撮像面２６a側の面である第１７面の４面である。

ここで、第１群２１の焦点距離ｆ１と広角端の焦点距離ｆｗとが、次の式(１)の条件を満たすことにより、第１群２１が略アフォーカルに近い正または負の屈折力を有する。
８.０＜｜ｆ１｜／ｆｗ ……… (１)
但し、｜ｆ１｜は第１群２１の焦点距離ｆ１の絶対値である。

これにより、第２群２２から第４群２４までの焦点距離を大きくでき、収差補正が容易になり、特性の良好なレンズ系が得られる。

また、第３群２３の広角端から望遠端までの変倍に伴う移動量Ｌｚと広角端の焦点距離ｆｗが、次の式(２)の条件を満たしている。
１.５＜Ｌｚ／ｆｗ＜２.５ ……… (２)

上記式(２)の条件において、Ｌｚ／ｆｗが２.５より大きければ、変倍に伴う第２群２２の移動量が大きくなりすぎてズームレンズの光学全長を十分小さくできず、１.５より小さければ、第３群２３の屈折力が大きくなることによりペッツバール和が正の方向に大きくなり像面湾曲の補正が困難になる。

次に、物体側第１レンズ面(第１エレメント２７のメニスカスレンズの凸面)から電子撮像素子２６の撮像面２６aまでの距離ＴＯと広角端の焦点距離ｆｗが次の式(３)の条件を満たしている。
６.０＜ＴＯ／ｆｗ＜９.０ ……… (３)

上記式(３)の条件において、Ｔ０／ｆｗが９.０より大きければ、ズームレンズの光学全長を十分小さくできず、６.０より小さければ、像面湾曲および歪曲の補正が困難になる。

また、第２群２２に少なくとも１面、第３群２３に少なくとも１面、第４群２４に少なくとも１面の非球面を含んでいる。上記第２群２２に少なくとも１面の非球面を含むことにより特に広角での周辺収差をから望遠までの球面収差を改善でき、第３群２３に少なくとも１面の非球面を含むことにより広角から望遠までの球面収差を改善でき、第４群２４に少なくとも１面の非球面を含むことにより画面周辺部の歪曲を含む収差を補正できる。

また、上記第１群２１,第２群２２,第３群２３は、ガラス材料からなり、第４群２４は、プラスチック材料からなるレンズ1枚の構成となっている。これによりコストダウンが図れると共に、重量の軽減にもなる。

また、物体側第１レンズ(第１エレメント２７のメニスカスレンズの凸面)の有効半径Ｄ１と電子撮像素子２６の撮像面２６aの対角長さＤｉが次の式(４)の条件を満たしている。
Ｄ１／Ｄｉ＜１.２ ……… (４)

上記式(４)の条件を満足することによって、電子撮像素子６の撮像面６aの大きさに対して、ズームレンズの物体側第１レンズの有効半径を小さくできるので、このズームレンズの撮像方向の厚さを小さくできる。

次に、上記ズームレンズのレンズ群の具体的な数値例を表４乃至表６に示している。

上記表４において、第１面〜第１９面の夫々における曲率半径、面間隔(中心部のレンズ肉厚または空気間隔)、屈折率(ｄ線に対する屈折率)、アッベ数(ｄ線に対するアッベ数)を示している。

また、上記表５は、無限遠物点に対する可変面間隔の値を示しており、ｆ、Ｆ／Ｎｏ、２ωは、各々焦点距離、Ｆナンバー、入射画角であり、「６」、「１０」、「１５」は、第６面、第１０面、第１５面である。

上記表６は、非球面である第９面,第１１面,第１２面および第１７面における非球面係数を示しており、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは次式により定義されるものである。
Ｚ＝ (１／ｒ)ｙ²／｛１＋(１−(１＋ｋ)(１／ｒ)²ｙ²)^1/2｝
＋ａｙ⁴＋ｂｙ⁶＋ｃｙ⁸＋ｄｙ¹⁰
ここで、Ｚは光軸からの高さｙにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離、ｙは光軸からの高さ、ｒは非球面頂点の曲率半径、ｋは円錐定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄは非球面係数である。

この第２実施形態においては、
｜ｆ１｜／ｆｗ＝９.９
Ｌｚ／ｆｗ＝１.９
ＴＯ／ｆｗ＝８.６
であった。

図９乃至図１１に第２実施形態によるズームレンズの収差図であり、図９は広角端、図１０は中間焦点距離、図１１は望遠端の収差を示している。図９(a),図１０(a),図１１(a)に示す球面収差図において、実線はｅ線(波長５４６.１ｎｍ)、一点鎖線はＣ線(波長６５６.３ｎｍ)、点線はｇ線(波長４３５.８ｎｍ)を示しており、非点収差図においては、実線がサジタル像面、点線がタンジェンシャル像面を示している。また、非点収差図および歪曲収差図の縦軸は、最大像高に対する割合を示している。

上記図９乃至図１１に示すように、球面収差,非点収差および歪曲収差の各特性について、広角端,中間焦点距離および望遠端で良好な光学特性が得られた。したがって、簡単な構成により３倍程度の高いズーム比でＦナンバーが約２.８を満たすような高性能化ができ、携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズおよびそれを用いたカメラモジュールを実現することができる。

上記第２実施形態のズームレンズの電子撮像素子２６は、ＱＸＧＡ(２０４８×１５３６)１／２.５インチのＣＣＤを用いた。この場合、電子撮像素子２６の撮像面２６aの対角長さは、７.３ｍｍであり、物体側第１レンズ(第１エレメント２７)の有効半径が６.６４ｍｍであった。

上記第１実施形態では表１〜表３に具体的な数値例を示し、上記第２実施形態では表４〜表６に具体的な数値例を示したが、本発明のズームレンズはこれら実施形態に限定されるものではなく、広角端,中間焦点距離および望遠端で良好な光学特性(球面収差,非点収差および歪曲収差などの特性)が得られるように、第１群〜第４群の屈折力および収差を適宜設定すればよい。

また、上記第１,第２実施形態では、第１群に４５度プリズムを用いたズームレンズについて説明したが、第１群のプリズムの構成はこれに限定されるものではないが、小型化,薄型化を図るには４５度プリズムを第１群に用いるのがより好ましい。

図１は本発明の第１実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールの広角端位置における状態を示す構成図である。図２は上記ズームレンズの中間焦点距離位置における状態を示す構成図である。図３は上記ズームレンズの望遠端位置における状態を示す構成図である。図４は上記ズームレンズの広角端位置から望遠端位置までの各レンズ群の移動範囲を示す模式図である。図５は上記ズームレンズの広角端位置での収差図である。図６は上記ズームレンズの中間焦点距離位置での収差図である。図７は上記ズームレンズの望遠端位置での収差図である。図８は本発明の第２実施形態のズームレンズを用いたカメラモジュールの広角端位置における状態を示す構成図である。図９は上記ズームレンズの広角端位置での収差図である。図１０は上記ズームレンズの中間焦点距離位置での収差図である。図１１は上記ズームレンズの広角端位置での収差図である。

符号の説明

１…第１群
２…第２群
３…第３群
４…第４群
５…カバーガラス
６…電子撮像素子
６a…撮像面
７…第１エレメント
８…第２エレメント
９…第３エレメント
１０…第４エレメント
１１…第５エレメント
１２…第６エレメント
１３…第７エレメント
１４…第８エレメント
２１…第１群
２２…第２群
２３…第３群
２４…第４群
２５…カバーガラス
２６…電子撮像素子
２６a…撮像面
２７…第１エレメント
２８…第２エレメント
２９…第３エレメント
３０…第４エレメント
３１…第５エレメント
３２…第６エレメント
３３…第７エレメント
３４…第８エレメント

Claims

正または負の屈折力を有する第１群と、
負の屈折力を有し、変倍時および焦点合わせ時に移動する第２群と、
正の屈折力を有し、変倍時に移動する第３群と、
正の屈折力を有する第４群とから成り、上記第１群,第２群,第３群および第４群が物体側から像面側に向かって順に配置されたズームレンズであって、
上記第１群は、物体側から順に配置された負の凹レンズとプリズムおよび像側に凸面を有する正の凸レンズの構成であり、
上記第２群は、物体側と像側に凹面を有する凹レンズと正の凸レンズの２枚構成であり、
上記第４群は、正の凸レンズの1枚構成であることを特徴とするズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズにおいて、
上記第２群の移動領域と上記第３群の移動領域は、互いに一部が重なり合うことを特徴とするズームレンズ。
請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、
上記第１群は、略アフォーカルであることを特徴とするズームレンズ。
請求項３に記載のズームレンズにおいて、
上記第１群の焦点距離ｆ１の絶対値｜ｆ１｜が、
８.０＜｜ｆ１｜／ｆｗ
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
上記第１群の物体側第１レンズ面から撮像面までの距離ＴＯが、
６.０＜ＴＯ／ｆｗ＜９.０
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端までの変倍に伴う上記第３群の移動距離Ｌｚが、
１.５＜Ｌｚ／ｆｗ＜２.５
ｆｗ：広角端の焦点距離
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
上記第１群,第２群および第３群は、ガラス材料を用いており、
上記第４群は、プラスチック材料を用いた非球面レンズの１枚構成であることを特徴とするズームレンズ。
請求項１乃至７のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
物体側第１レンズである上記第１群の負の凹レンズの有効半径Ｄ１が、
Ｄ１／Ｄｉ＜１.２
Ｄｉ：電子撮像素子の撮像面の対角長さ
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１乃至８のいずれか１つに記載のズームレンズと電子撮像素子を具備したことを特徴とするカメラモジュール。